JPH028186B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水などの液体を流すパイプの戻り防
止弁、詳しくは、下流側から上流側への不慮の逆
流を防止する弁に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の戻り防止弁には、フラツプ型のものが多
い。これは、１方向に開閉するヒンジ付きのフラ
ツプ（可動板）や円板を具えたものである。この
種の弁には、ドアのように回動するフラツプが１
つのものと複数のものとがある（例えば1976年発
行フランス図書「Hydrographica」第１巻30〜
39頁参照）。また、貫通路をもつ入力板に対向し
てその下流に貫通路をもつ出力板を配し、これら
入出力板の間に可動弁板を設けた弁も、既に提案
されている（日本特許第129421号明細書、特開昭
54−7607号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のフラツプが１つの弁は、質量及び開閉に
要する運動量が大きいのと、フラツプの運動が軸
方向変位でないため、閉じるのに時間がかかり逆
流を迅速に阻止できず、水撃作用（ウオーターハ
ンマー）を生じる危険がある。

従来のフラツプが複数の弁は、フラツプが１つ
のものに比べると、各フラツプの運動量は小さく
なり閉じるのに要する時間は短くなるが、構造が
複雑で価格も大となる。

また、従来の入出力板及び可動弁板をもつ弁
は、水頭損失（ヘツドロス）を減らすべく、入口
におけ流れの方向（入力軸）と出口における流れ
の方向（出力軸）とをパイプの軸に平行にしてい
るが、これら２つの軸は一直線上にない。そのた
め、液流方向が軸に対して角度をもち渦巻きを生
じ、なお水頭損失が大きい。更に、入出力板のほ
かに更に可動弁板を必要とする。

したがつて、本発明の課題は、構造が簡単で価
格が低く、弁の開閉に要する運動量が小さく迅速
な動作が可能であり、且つ弁開時における水頭損
失が最小となる戻り防止弁を得るにある。

〔課題が解決するための手段〕

本発明は、それぞれ複数の貫通する環状の固定
通路及び可動通路を有する固定板及び可動板を対
向して配置し、可動板の弁開位置と弁閉位置間に
おける変位を小幅に制限する結合手段によつて可
動板を固定板に連結し、固定板及び可動板の各通
路以外の部分にそれぞれ固定及び可動導流体を一
体に設ける。これらの導流体は円筒面部、円錐面
部及び基部より成り、基部には相手の段部と互い
に対向する段部を形成し、弁閉位置において可動
板側の段部が固定板側の段部に押圧されるように
する。

固定及び可動導流体の円筒面部及び円錐面部
は、互いに相手側の円筒面部及び円錐面部とそれ
ぞれ対向するように形成し、弁開位置において円
錐面部の面が相手の通路の対応する内壁面とほぼ
一致するようにする。また、固定板の各固定通路
の入力軸と可動板の対応する各可動通路の出力軸
とがほぼ一直線上にあるようにする。換言する
と、前者の各入力軸のパイプ中心軸からの距離を
後者の各出力軸のパイプ中心軸からの距離とほぼ
等しくする。そのため、固定板の各固定通路を弯
曲させ、その下流端の位置を固定導流体の基部の
厚さに相当する分だけ半径方向にずらす。

〔作用〕

戻り防止弁から離れた上流及び下流では、液体
は正常な均一の軸方向速度で流れている。パイプ
の上流及び下流側の径が同じて、戻り防止弁の液
流の出力軸と入力軸が一直線上になく離れている
と、液体は、弁の近くの上流及び下流の両方にお
いて正常な均一の軸方向速度で流れることができ
ない。すなわち、直線からそれた液流が生じて渦
巻きが起こり、液体は弁から離れた所で正常の均
一な軸方向速度で流れることになる。この斜め方
向の液流及び渦巻きにより、水頭損失が生じる。
したがつて、本発明のように、液流が弁を通ると
きの入力及び出力軸をほぼ一直線上に揃えると、
水頭損失が著しく減少する。

逆流を短時間で阻止するには、可動板の変位
（行程）を小さくする必要があることは周知であ
るが、従来の入出力板の間に可動弁板を設けた弁
は、その変位すなわち弁開位置における入出力板
間の連通路を短くすればするほど、水頭損失が大
きくなるものであつた。しかし、本発明では、上
述の構成により、可動板の変位は小さいにも拘ら
ず水頭損失は低く抑えられている。その理由の第
１は、上述のように液流の各入出力軸をパイプの
中心軸からほぼ同一の半径上に配したことであ
り、第２は、固定及び可動板間の間〓を横切つて
流れる液流を上記導流体によつて入念にガイド
し、液体が終始通路の中央を流れるように考慮し
たことである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面により具体的に説明する。

第１図は本発明の一実施例の弁開状態を示す長
手方向の断面図、第２図は第１図の固定板の上流
面の半分を示す図、第３図は第１図の可動板の下
流面の半分を示す図である。

これらの図面において、１１は液体用パイプ１
の上流側の部分、１２は同パイプの下流側部分を
示し、これらの部分はそれぞれ端部に接続フラン
ジ１３，１４を有し、これらのフランジには図示
しないボルトにより接続するための孔１５，１６
がある。矢印は、パイプ１を流れる液体の正規の
流れ方向を示す。

固定板２は、２つの接続フランジ１３，１４の
間に位置し、両フランジに挟まれたその外環（リ
ム）２９に孔２８があり、この孔を介してフラン
ジの孔１５，１６間にボルトを通す。固定板２は
また、パイプ１の中心軸の周りに同軸的に貫通す
る複数の孔を有し、これらの孔は、それぞれ液流
に対する固定通路２０を形成する。各固定通路２
０は、後述の理由により第１図に示すように軸方
向に弯曲しており、上流端と下流端の位置が半径
方向にずれている。各固定通路のパイプの軸と直
角な方向の断面（横断面）は、第２図に示すよう
に環状である。

固定板２の下流側に、これと対向して可動板３
を配設する。可動板３も、固定板と同様に、パイ
プ中心軸の周りに同軸状に貫通し横断面が環状の
可動通路３０を有する（第３図）。

各固定通路２０は第１図に示すように液流方向
に沿つて次第に細くなり、各可動通路３０は次第
に広がつている。

隣接する固定及び可動通路２０，３０の間の部
分は同軸環２１，３１を形成するが、これらの同
軸環は、中央ハブ２２，３２に半径方向に取付け
た間隔片２３，３３によつて互いに連結する。間
隔片２３の他端は、固定板の外環２９に固定す
る。

可動板３は、固定板の外環２９の内壁１７とフ
ランジ１４の内壁とで形成された凹所内に摺動可
能に収容する。すなわち、可動板３の中央ハブ３
２にネジ付き棒（ボルト）６を摺動可能に挿通
し、その先端を固定板の中央ハブ２２にネジ止め
する。そして、ボルトの頭６２と中央ハブ３２の
間に戻してバネ６１を挿入する。こうして、可動
板３は、６，６１及び６２より成る結合手段によ
り固定板２と摺動可能に連結されるが、戻しバネ
６１によつてその摺動可能範囲（変位）が制限さ
れる。本発明では、固定板３の変位が小幅となる
よう結合手段６，６１，６２を構成する。

固定及び可動通路２０，３０は、弁開位置にお
いて、固定通路の入力軸（液体が流入する方向）
の延長が対応する可動通路３０の出力軸（液体が
流出する方向）とほぼ一致するように構成する。
そして、固定通路２０の入口面は、入力軸がパイ
プの軸と平行になるように構成し、可動通路３０
の出口面は、出力軸がパイプの軸と平行になるよ
うに構成する。

固定通路２０の半径方向における幅は上流側か
ら下流側に向けて減少し、可動通路３０の半径方
向における幅は上流側から下流側へと増大するの
で、両通路の中間部分は、ノズルのように狭くな
つており、入口部分及び出口部分よりもパイプ中
心軸に対して離れた位置にある。すなわち、固定
通路２０は流れた外側にそらすが、可動通路３０
は流れのほぼ同じ量をまた内側に戻す。

固定板２の各同軸環２１の下流端に、可動通路
３０の方に突出し断面が鼻に似た環状突起の形を
した固定導流体４を一体に形成する。これらの各
固定導流体は、環状突起の内側の壁に相当する円
筒面部４１と、環状突起の外側の壁に相当する円
錐面部４２とを有する。これらの円筒面部と円錐
面部の上流側、すなわち環状突起の基部に、同一
横断面内にある段部４３を形成する。

可動板３の各同軸環３１の上流端にも、同様
に、固定通路２０の方に突出し断面が鼻に似た環
状突起の形をした可動導流体５を一体に形成す
る。これらの各可動導流体は、環状突起の外側の
壁に相当する円筒面部５１と、環状突起の内側の
壁に相当する円錐面部５２とを有する。可動導流
体の円筒面部と円錐面部の下流側、すなわち環状
突起の基部にも、同一横断面にある段部５３を形
成する。

したがつて、各固定導流体４の円筒面部４１及
び円錐面部４２は、それぞれ各可動導流体５の円
筒面部５１及び円錐面部５２と互いに対向し、各
固定導流体４の段部４３の上段は各可動導流体５
の段部５３の下段と、段部４３の下段は段部５３
の上段とそれぞれ対向している。

各固定及び可動導流体４，５は、互いに相手の
各導流体の間に位置し、いわば互い違いの配置に
なつている。

パイプ１内を液体が正規の方向に流れる場合、
可動板３は戻りバネ６１の力に抗して下流側に押
され、固定板２から離れた図示の弁開位置に来
る。このとき、各同軸環２１，３１の各導流体
４，５の各円錐面部４２，５２の面は、それぞれ
可動及び固定通路３０，２０の隣接する内壁のほ
ぼ延長面上に位置する。これに対し、各導流体
４，５の各円筒面部４１，５１の面は互いに向き
合う。また、各固定通路２０の入力軸は、対応す
る各可動通路３０の出力軸とほぼ一致する。換言
すると、上記入力軸と上記出力軸とはほぼ一直線
上にある。上述のように固定及び可動導流体４，
５は互い違いに配置する関係上、固定通路２０は
やや大きく、可動通路３０は僅かに軸方向に弯曲
させてこれら両方の軸が揃うようにしている。

ここで、固定板２の厚さ（前者）と固定通路２
０の半径方向の幅（後者）との関係について述べ
る。前者が後者の1.6倍の場合は、1.2倍の場合よ
りも固定通路の導流効率が大きい。しかし、前者
が後者の４倍の場合は、３倍の場合と殆ど導流効
率は変わらない。すなわち、前者が後者の２倍以
下では、前者（厚さ）が大きいほど固定通路の導
流効率が大きくなる。この理由は、次のように考
えられる。一定の幅の通路内を液体が流れる場
合、通路が長いほど、流れる方向が通路の長手方
向に接近し、通路の入口に渦巻き流があつても出
口に達するまでに消滅する可能性が大きいからで
ある。すなわち、通路の長手方向に沿う長さが長
いほど、通路出口の液流が長手方向に沿つてより
均一になる。したがつて、固定板２の厚さは、固
定通路２０の半径方向の幅の約２倍とするのがよ
い。

上述の構成により、固定通路２０内の液噴流
は、直接可動通路３０の方向に導かれ可動通路の
中央を流れるので、正規の方向流れにおける水頭
損失は著しく減少する。

偶発的に流れが逆転すると、固定及び可動板間
の距離が小さいうえ戻りバネ６１の復元力も加わ
つて、可動板３は急速に固定板２の方に押し戻さ
れる。戻りバネ６１は、弁閉時は動作の始めにの
み作用するようにしてもよいが、弁閉時には可動
板に対する弾性的なストツパーとなる。各可動導
流体５はこれに対向する固定通路２０内に、各固
定導流体４はこれに対向する可動通路３０内にそ
れぞれ進入し、各可動導流体の段部５３はこれに
対向する各固定導流体の段部４３と密着する。こ
うして、弁は閉位置に至り、逆流は自動的に阻止
される。

可動板３の開閉動作に必要な変位は小さくても
十分であるので、本発明によれば、弁の動作は非
常に迅速となり、したがつて水撃作用も回避され
る。動作を更に早くするには、可動板３を密度の
小さい例えばプラスチツクのような材料で作ると
よい。

以上、本発明の好適な実施例について説明した
が、特許請求の範囲１項に示す構成に含まれる限
り、種々の変形，変更をすることができる。

〔発明の効果〕

本発明による効果は、次のとおりである。

(イ) 従来の入力板，出力板及び可動弁板（３つの
部品）をもつ弁に比べ、固定板と可動板の２つ
でよいので、構成が簡単で価格も低くすること
ができる。

(ロ) 可動板の変位が小幅で軸方向に沿う運動であ
るから、迅速な動作が可能である。したがつ
て、水撃作用が生じる虞れもない。

(ハ) 固定及び可動通路を通過する液流は、渦流を
生じることなくほぼ均一な軸方向速度で通路の
中央を流れるので、水頭損失が著しく減少す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の弁開状態を示す長
手方向の断面図、第２図は第１図の固定板の上流
面の半分を示す図、第３図は第１図の可動板の下
流面の半分を示す図である。なお、図面の符号に
ついては、特許請求の範囲において対応する構成
要素に付記して示したので、重複記載を省略す
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定板２とこれに対向してその下流に配置さ
   れた可動板３とより成る液体用パイプ１の戻り防
   止弁であつて、 上記固定及び可動板はそれぞれ貫通する複数の
   環状の横断面をもつ固定及び可動通路２０，３０
   を有し、上記可動板３は、上記２つの板が互いに
   離れ液体が上記各通路を通つて上流より下流に流
   れる弁開位置と、上記２つの板が互いに接触し上
   記各通路が相手の板の導流体４，５で遮断され上
   記液体の下流より上流への流れが阻止される弁開
   位置との間における上記可動板の変位を小幅に制
   限する結合手段６，６１，６２によつて上記固定
   板２と連結され、 上記導流体は、上記固定及び可動通路２０，３
   ０以外の部分において上記固定及び可動板２，３
   と一体に設けられ、それぞれ上記可動通路の上流
   端及び上記固定通路の下流端の方向に突出する複
   数の固定導流体４及び可動導流体５を含みこれら
   各固定及び可動導流体４，５の基部にそれぞれ段
   部４３，５３が互いに相手の段部５３，４３と対
   向して形成され、且つ、上記各固定及び可動導流
   体は互いに相手の円筒面部５１，４１及び円錐面
   部５２，４２とそれぞれ対向する円筒面部４１，
   ５１及び円錐面部４２，５２を有し、 上記固定板２の各固定通路２０の入力軸が上記
   可動板３の対応する各可動通路３０の出力軸とほ
   ぼ一直線上にあるように、上記各固定通路２０は
   軸方向に弯曲され、その下流端が上記各固定導流
   体４の基部の厚さにほぼ対応して半径方向に変位
   されていることを特徴とする戻り防止弁。 ２ 上記弁開位置において、上記円錐面部４２，
   ５２の面がそれぞれ相手の固定及び可動通路の対
   応する内壁のほぼ延長面上に位置する特許請求の
   範囲第１項記載の弁。 ３ 上記結合手段は、上記可動板３を上記固定板
   ２の方向に押し戻すバネ６１を有する特許請求の
   範囲１又は２項記載の弁。 ４ 上記可動板３がプラスチツク材料より成る特
   許請求の範囲１又は２又は３項記載の弁。